KR930000662B1 - 전열관 및 그 제조방법과 그 제조장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

전열관 및 그 제조방법과 그 제조장치

제1도는 전열관의 외표면에 있어서의 조각 모양의 휜의 배열 상태를 나타낸 개략도.

제2도는 조각모양휜 확대도.

제3도는 흡수액의 흐름의 상태를 나타낸 도.

제4도는 전열관의 다른 실시예의 설명도.

제5도는 전열관의 제조방법의 설명도.

제6도는 디스크의 확대도.

제7도는 본 발명에 의한 전열관을 조립한 흡수식 냉동기의 설명도.

제8도는 본 발명의 전열관의 제조장치의 단면도.

제9도는 일부를 단면하여 나타낸 제8도의 우측면도.

제10도는 나사형상 커터의 자전운동 설명도.

제11도는 공전운동 설명도.

제12도는 나사형상 커터의 칼날부의 피치를 결정하는 설명도.

제13도는 조각 모양 휜이 형성되는 과정의 설명도.

제14도는 본 발명품의 효과를 나타내기 위한 실험결과의 선도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전열관 2 : 조각모양 휜

3 : 절결부 4 : 관축

5 : 흡수액 6 : 냉매증기

7 : 냉각수 8 : 경계층

12 : 헤드 13 : 나선핀

15 : 구멍 16 : 축

17 : 디스크 18 : 베어링

19, 20 : 칼날 21 : 증발기

22 : 흡수기 23 : 응축기

24 : 고온재생기 25 : 저온재생기

26 : 저온열교환기 27 : 고온열교환기

28 : 순환펌프 32, 35 : 밸브

33 : 출구헤더

본 발명은 전열관 및 그 제조방법 및 장치에 관한 것이며, 특히 흡수식 냉동기의 흡수기에 적합한 전열관 및 그 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

종래의 전열관은 일본국 특개소 54-157369호에 기재된 바와 같이 스파이럴형상 휜을 휜의 리드각과 역방향으로 리이드각을 따라 절결을 소정간격으로 형성한 형상으로 되어 있었다.

또, 일본국 특개소 61-243288호에 기재된 바와 같이 전열관 표면에 관축과 대략 평행으로 연속적, 또는 단속적으로 연장되는 돌기를 다수 형성한 형상으로 되어 있었다.

상기 일본국 특개소 54-157369호에 기재된 전열관의 휜 형상은 응축촉진용의 전열관이기 때문에 휜면상에서의 용액의 대류시간의 장기화와 휜면상에서의 용액교란의 촉진과 온도경계층 및 속도경계층의 발달을 방해하는 등의 흡수기용 전열관에 필요한 요소들을 전혀 구비하고 있지 않았다.

또, 일본국 특개소 61-243288호에 기재된 전열관은 전열면 형상이 형성액막의 균일화, 특히 전열관의 원주방향에서의 균일액막의 형성이란 점에서 불충분하였다. 그리고 이 휜의 형상은 흡수액의 난류에 의한 난류효과(흡수액의 교란, 전열성능의 향상)의 점을 고려한 것이 아니였다.

본 발명의 목적은 전열면적의 확대, 흡수액막을 가능한한 얇게 그리고 균일하게 하고, 또 전열면과 접하고 있는 시간(체류시간)을 장기화하고, 나아가서 전열면상의 난류효과에 의한 흡수액의 교란촉진의 점을 고려한 고성능의 전열관 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 전열면적의 확대촉진, 흡수액 액막을 가능한한 얇고 균일하게, 그리고 전열면과 접하고 있는 시간을 장기화하고, 전열면상의 난류효과에 의한 흡수액의 교란촉진의 점을 고려한 전열면을 형성하면 되고, 이를 위하여 조각 모양 휜을 관축에 대하여 서로 반대방향으로 경사시켜 지그재그로 배열함으로서 달성된다.

조각 모양 휜을 전열관의 관축에 대하여 서로 반대방향으로 경사시켜 지그재그로 배열하므로서, 전열면적의 확대가 도모된다. 또 지그재그로 배열하므로서, 흡수액이 조각 모양 휜을 따라 관의 외표면을 지그재그로 흘러 내려가기 때문에 액이 체류하지 않아도 유로 길이의 연장에 의하여 체류시간이 길어지고 온도 경계층, 속도경계층의 발달이 방해되므로서 생기는 휜면과 흡수액과의 온도차를 크게할 수가 있다. 또 난류효과의 촉진에 의하여 흡수액의 교란을 적극적으로 행하도록 작용한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.

제1도는 전열관의 외표면에 있어서의 조각 모양 휜의 배열상태를 나타낸 개략도, 제2도는 조각모양 휜의 확대도이다.

전열관(1)은 관표면에 스파이럴휜을 가진 동관 스파이럴휜에 소정 간격으로 절결부를 넣어 형성된 조각모양 휜(2)을 관축(4)과 평행인 대칭축에 서로 대칭인 경사각(θ,θ´)(θ=θ´)으로 지그재그로 배치된다. 상기 조각모양휜(2)을 예를 들어 한열의 폭이 약 1.5㎜, 높이 약 1.0㎜(이 높이는 조각모양휜 전부위에 걸쳐 대략 동일높이로함)으로 형성했을 경우 절결부(3)는 성능상 0.2~0.4㎜로 하는 것이 바람직하다. 절결부(3)를 이것 보다 작게하거나 크게하면 소기의 난류효과를 발휘할 수가 없다.

상기 전열관(1)을 흡수식 냉동기의 흡수기용 전열관으로 사용한 경우, 외표면에 떨어지는 흡수액(5)은 냉매증기(6)를 흡수하면서 외표면을 흘러 내린다. 흘러 내릴때에 냉매증기(6)가 갖는 증기잠열, 및 흡수시에 발생하는 흡수열은 전열관(1)내를 흐르는 냉각수(7)에 방출된다.

제3도 흡수액(5)의 흐름의 상황을 나타낸다. 전열관(1)의 상방에서 살포된 흡수액(5)은 지그재그상으로 배열된 조각모양휜(2) 사이를 지그재그로 흘러 내린다. 유로가 지그재그로 되어 있으므로, 흡수액(5)이 유로는 길어져 조각모양휜(2)내에 흡수액(5)이 체류하는 시간을 장기화하는데 유효하게 작용한다. 또 흡수액(5)이 조각모양휜(2)을 따라 흘러내리고, 다시 조각모양휜(2)을 소정간격으로 미세하게 절단되어 있으므로 흐름은 흐트러져 흡수액(5)의 막내의 농도를 균일화하고, 나아가 막두께를 균일하게 유지한다. 이와 더불어 조각모양휜(2)을 지그재그상으로 배치하는 것은 난류효과에 의한 온도 및 속도경계층(8)을 얇게하고 나아가 파괴하므로서, 항상 흡수액(5)과 조각모양휜(2)과의 온도차가 최대로 취할수 있다.

이상 설명한 작용에 의하여 흡수기용 전열관으로서 높은 성능의 것을 얻을 수 있다.

지그재그상의 조각모양휜(2)은 관축(4)에 대하여 각도(α)를 가지며 휜(2)의 리이드각과 반대방향으로 경사져 있는 대칭축(A_X)에 서로 대칭인 방향의 경사를 가지고 배열되어 있기 때문에 흡수액의 체류시간이 더욱 길어진다.

본 실시예에 의하면, 흡수액의 체류시간이 장기화 되므로서 성능이 더욱 향상된다.

다음에 전열관의 제조방법에 대하여 설명한다.

제5도는 전열관을 제조하기 위한 장치의 단면도이고, 제6도는 장치의 디스크 부분의 확대도이다.

헤드(12)에는 주위에 스파이럴휜(13)이 형성된 소관(素管) (14)을 삽입하기 위한 구멍(15)이 형성되고, 이 구멍(15)은 상기 소관(14)의 직경보다 충분히 큰 지름으로 설치된다. 또 상기 헤드(12)에는 축(16)에 고정하여 끼워 맞춰지는 디스크(17)가 베어링(18)을 개재시켜 설치된다. 상기 디스크(17)는 그 외주에 절단칼날(19, 20)이 소정 간격으로 방사상으로 설치되고, 또 칼날부(19a, 20a)는 서로 대향하여 지그재그로 배열된 위치관계를 갖는다. 상기 장치를 사용하여 전열관을 제조하는 방법은 스파이럴휜(13)을 형성한 소관(14)을 헤드(12)의 구멍(15)의 중심에 맞추어 삽입하고, 지지물(도시생략)에 소관(14)을 고정하나, 여기서 디스크(17)의 칼날부(19a, 20a)는 스파이럴휜(13)을 약간 눌러서 스파이럴휜(13)을 변형시키는 위치관계를 가진다. 이 상태에서 헤드(12)를 회전시키고 또한 휜(13)의 리드각에 동기시켜 관축(4) 방향으로 이동시키면 휜(13)은 절단칼날(19, 20)의 칼날부(19a, 20a)와 맞물려 소관(14)의 표면에 지그재그 형상으로 배열된 조각모양휜을 형성하게 된다.

본 실시예에 의하면, 헤드를 회전시키는 것만으로 동일치수의 조각모양휜을 높은 정밀도로 성형할 수 있다.

제7도는 본 발명에 의한 전열관으로 조립한 흡수식 냉동기의 설명도이다. 즉 증발기(21), 흡수기(22), 응축기(23), 고온재생기(24), 저온재생기(25), 저온열교환기 (26), 고온열교환기(27), 순환펌프(28), 용액스프레이 이잭터펌프(ejector pump) (29), 냉매스프레이펌프(30), 고온재생기(24)를 가열하는 보일러(31)로 이루어진다.

냉방운전시를 예로 들어 설명하면, 먼저 밸브(32)를 닫는다(폐쇄). 고온재생기 (24)내의 물과 리튬브로마이드의 혼합용액(이하 용액이라함)은 보일러(31)의 연소가스에 가열되어 냉매증기(수증기)를 발생한다. 발생한 냉매증기는 저온재생기(25)에 인도되어, 저온재생기(25)내의 용액을 가열하여 자신은 응축액화되고, 출구헤더(33)를 거쳐 응축기(23)에 공급된다. 저온재생기(25)내의 용액은 상기 고온재생기(24)에서 발생한 냉매증기에 의하여 가열되어 냉매증기를 발생한다. 이 냉매증기는 응축기(23)에 인도되고 전열관(공지의 응축기용 전열관)을 흐르는 냉각수(34)에 의하여 냉각되어 응축액화되고, 상기 저온재생기(25)를 가열하여 응축액화된 냉매와 함께 벨브(35)를 거쳐 증발기(21)에 공급된다. 증발기(21)에 공급된 액냉매는 냉매스프레이펌프(30)에 의하여 전열관군(본 발명품)상에 살포되고, 이 전열관내를 흐르는 냉수(36)와 열교환하여 증발기화하고, 그때의 증발 잠열을 냉수(36)로부터 탈취하므로서 냉수(36)가 냉각되어 냉동작용을 행한다. 증발기(21)에서 증발한 냉매증기는 흡수기(22)에 인도된다. 한편 고온재생기(24)에서 냉매증기를 발생하여 농축된 용액(이하 농용액이라함)과 저온재생기(25)의 농용액과는 각각 고온 열교환기(27) 및 저온열교환기(26)를 거친후, 순환펌프(28)의 고압의 용액에 의해 구동되는 용액 이젝터스프레이펌프(29)에 흡인, 승압되어 흡수기(22)의 전열관군(본 발명품)상에 살포된다. 농용액은 이전열관내를 흐르는 냉각수(34)에 의하여 냉각됨과 동시에, 상기 증발기(21)에서 증발된 냉매증기를 흡수하여 희석되고 희용액이 된다. 흡수기(22)의 희용액은 순환펌프(28)에 의하여 흡인, 승압되고, 저온열교환기(26)에서 예열되어 저온재생기(25)에서 그리고 일부는 고온열교환기(27)에서 예열되어 고온재생기(24)에 각각 공급된다.

상기한 바와 같이하여 냉방사이클이 구성되나, 본 발명에 의한 전열관은 응축기 (21) 및 흡수기(22)내에 조립되고 상기 작용에 의한 열효율이 높은 냉동기를 얻게 된다. 다음, 상기 전열관이 구체적인 제조장치에 관하여 제8도 내지 제12도에 따라 설명한다. 제8도는 전열관 제조장치의 단면도, 제9도는 일부 단면을 나타낸 제8도의 우측면도, 제10도는 나사형상 커터의 자전운동 설명도, 제11도는 공전운동 설명도이다. 도면에 있어서 이 전열관 제조장치는 오른쪽 꼬임 칼날부(41a)를 가진 나사형상 커터 (cutter) (40A) 및 왼쪽 꼬임 칼날부(41b)를 가진 나사형상커터(40B)와, 외주면에 스파이럴휜(1a)을 형성한 전열관(1)을 관통하여 통과시키기 위한 구멍(43)을 축심에 따라 설치한 회전주축(42)을 구비한다.

상기 한쌍의 나사형상 커터(40A, 40B)는 전열관(1)을 사이에 끼우도록 그리고 서로 반대방향으로 경사지게 배치된다. 그리고 나사형상 커터(40A)의 축은 상기 회전주축(42)에 베어링(44)을 개재시켜 회전 자유롭게 지지되고, 또 나사형상 커터(40B)의 축은 회전주축(42)에 베어링(45)을 개재시켜 회전 자유롭게 지지된다.

상기 회전주축(42)은 본체(46)에 베어링(47)을 개재시켜 회전자유롭게 지지되는 한편, 외주면의 일부에 수동(受動)기어(48)가 고정 설치된다. 이 수동기어(48)는 모터(49)의 축(49a)에 설치된 구동기어(50)와 맞물린다. 그리고 상기 모터(49)를 구동하면 그 회전력이 구동기어(50)를 거쳐 수동기어(48)에 전달되어 회전주축(42)이 회전되도록 되어 있다. 한편, 상기 나사형상 커터(40A)의 축단에는 상기 본체(46)에 고정설치된 링형상 기어(51)에 맞물리는 베벨기어(52)가 설치되고 또한 나사형상커터 (40B)의 축단에는 본체(46)에 고정 설치된 링형상기어(53)와 맞물리는 베벨기어 (54 )가 설치된다. 그리고 상기 회전주축(42)이 회전하면 링형상 기어(51, 53)에 각각 맞물려 있는 베벨기어(52, 54)가 회전하여 나사형상 커터(40A, 40B)가 회전하도록 되어 있다. 즉, 회전주축(42)이 회전하면 나사형상 커터(40A, 40B)는 전열관(1)에 대하여 자전운동과 공전운동을 행한다.

그리고, 전열관(1)을 사이에 끼고 한쌍의 롤러(55)가 배설되고, 한쪽의 롤러 (55)는 베벨기어(56, 57) 및 기어(58)를 거쳐 회전주축(52)의 수동기어(58)에 연동된다. 그리고 회전 주축(52)이 회전하면 그 회전력이 기어(58), 베벨기어(56, 57)를 거쳐 상기 롤러(55)에 전달되고, 이 롤러(55)는 전열관(1)을 나사형상 커터측으로 소정피치를 송출하도록 되어 있다. 이와 같이 본 실시예에서는 모터(49), 구동치차(50), 수동치차(48)에 의하여 나사형상 커터의 공전구동수단을 구성하고, 베벨기어(52, 54), 링형상기어(51, 53)에 의하여 나사형상 커터를 자전시키는 회동전달수단을 구성하고, 또 롤러(55), 베벨기어(56, 57), 기어(58)에 의하여 전열관(1)의 이송 수단을 구성한다.

그리고, 상기 나사형상 커터(40A, 40B)에 있어서, 한쪽의 나사형상 커터가 전열관(1)의 스파이럴휜(1a)에 대한 절결위치에 대한 다른쪽의 나사형상 커터의 절결위치가 1/2 리이드 어긋나도록 제11도에 나타낸 바와 같이 양 나사형상 커터(40A, 40B)의 칼날부(41a, 41b)는 서로 1/2피치(P) 어긋나게 설치된다. 그리고 상기 스파이럴휜에 대한 절결위치가 전열관(1)의 축방향으로 스파이럴 형상으로 되도록 양나사형상 커터(40A, 40B)의 칼날부(41a, 41b)의 피치(P)가 결정된다. 이것을 제12도를 따라 상세히 설명하면, 절결의 어긋남 량을 β, 전열소관의 이송량을 F, 절결을 경사각을 α라 했을때,

의 관계가 되도록 상기 나사형상 커터의 칼날부의 피치(P)가 결정된다.

다음에 상기 전열관 제조장치의 작용을 설명한다. 모터(49)를 구동하면 그 회전력은 구동기어(50)에 의하여 수동기어(48)에 전달되고 회전주축(42)을 회전시킨다. 이 회전주축(42)이 회전하면 링형상기어(51, 53)와 맞물려 있는 베벨기어(52, 54)가 회전하여 나사형상커터(40A, 40B)가 회전한다. 이 나사형상커터(40A, 40B)는 제10도, 제11도에 나타낸 바와 같이 전열관(1)에 대하여 화살표 방향으로 자전운동과 공전운동을 행한다. 또 상기 모터(49)의 구동에 의하여 롤러(55)도 회전주축에 동기하여 회전하고, 이 롤러(55)간에 삽입된 전열관(1)을 가공방향으로 등피치로 송출한다. 이로서 전열관(1)의 표면에 연속하여 형성되는 스파이럴휜(1a)은 한쌍의 나사형상 커터 (40A, 40B)의 칼날부(41a, 41b)에 의하여 교대로 절결되어 조각모양 휜(2)을 형성한다.

제13도에 있어서, 60은 나사형상커터(40A)의 절결방향을 나타내고, 51은 나사형상커터(40B)의 절결방향을 나타낸다. 이와 같이 절결을 넣으면서 나사형상커터 (40A, 40B)의 나사부 측면을 따라 눌러서 절개하게 하여, 조각모양휜(2)이 서로 반대방향의 경사로 됨과 동시에, 전체적으로 지그재그 배열이 된다. 또 나사구 멍커터(40A, 40B)는 상기 스파이럴휜(1a)에의 절결을 전열관(1)의 관축방향에 스파이럴형상으로 넣게되므로 절결위치가 나선상으로 존재한다. 이로서 제4도에 나타낸 절열관이 제조된다.

다음에 본 발명품의 실험예에 대하여 설명한다. 이 실험은 전열소관 외주면의 스파이럴휜에 소정간격으로 절결을 넣어 각각 반대방향으로 경사를 갖는 지그재그 배열의 조각모양휜을 형성하고 또한 절결의 대칭축을 전열소관의 관축방향을 따라 존재시킨 전열관(B)과 대칭축(A_X)을 관축(4)에 대하여 각도(α)로 경사시켜 제조한 전열관(A)을 준비하고, 각각의 열전달율을 비교하였다. 전열관(B) 및 전열관(A) 모두에 외경 16㎜, 두께 3.6㎜의 전열소관을 사용하고, 또 휜높이 1.3㎜, 절결사이의 피치 1.3㎜로 하였다. 그리고 관내에는 냉각수를 흐르게하고 관외주측에 냉매액을 살포하여 증발시키는 방법을 채용하였다.

제14도는 그 실험결과를 나타낸다. 이 도면으로부터 명백한 바와 같이 전열관 (A)은 전열관(B)에 비하여 열전달율이 높히게 할 수 있음을 알 수 있다. 그리고 일점쇄선으로 나타낸 것은 종래품의 특성이다.

Claims (3)

1. 관외표면에 조각형상휜을 가지는 전열관에 있어서, 관축(4)에 대하여 경사져 있는 대칭축(A_X)에 대해 서로 대칭인 방향의 경사를 가지고 지그재그형상으로 조각모양휜 (2)을 배열한 것을 특징으로 하는 전열관.
2. 헤드(12)에 소관(14)을 삽입하여 고정하는 구멍(15)을 가지는 원판형상 디스크(17)를 가지며, 그 디스크(17)의 외주에 절단칼날(19, 20)을 소정의 간격으로 방사상으로 설치하여 이루어진 공구에 의해 상기 절단칼날(19, 20)의 칼날부(19a, 20a)가 서로 대향하여 지그재그형상으로 배열된 위치관계를 가지는 공구를 이용하여 전열관을 제조하는 방법에 있어서, 상기 헤드(12)의 구멍(15)중심에 소관(14)을 끼워 맞춰 고정하고, 디스크(17)의 칼날부(19a, 20a)는 스파이럴 휜(13)을 약간 가압하여 스파이럴 휜을 변형시키고, 이 상태에서 헤드(12)를 회전시켜 스파이럴 휜(13)의 리드각에 동기하여 관축(4)방향으로 이동시키므로써 스파이럴 휜(13)이 절단칼날(19, 20)의 칼날부 (19a, 20a)와 맞물려 소관(14)표면에 지그재그 형상으로 배열된 소정 간격을 가지는 절결부가 형성되어 전열관(1)이 얻어지는 조각모양 휜을 갖는 전열관의 제조방법.
3. 오른쪽 꼬임과 왼쪽 꼬임의 칼날부(19a, 20a)를 가진 한쌍의 나사형상 커터 (40A, 40B)와, 이 한쌍의 나사형상 커터(40A, 40B)가 외주에 스파이럴 휜을 형성한 전열관을 협지하도록 배치하여 상기 커터(40A, 40B)가 자전하면서 전열관의 외주면을 따라 공전하도록 지지한 회전주축(42)과, 이 회전주축(42)의 축심을 따라서 개공(開孔)되어 전열관을 관통하는 구멍(43)을 가지며 상기 회전주축(42)을 회전 자유롭게 지지하는 본체(46)와, 이 회전주축(42)을 회전시키는 모터 및 링형상기어(53), 베벨기어 (54) 등으로 이루어진 공전구동수단과, 회전주축(42)의 회전에 연동하여 한쌍의 나사형상 커터(40A, 40B)를 자전시키는 회전전달수단과 전열관을 소정의 피치로 이동하는 이송수단을 가짐으로써 상기 전열관의 스파이럴 휜에 소정의 절결 위치를 절삭하도록 이루어진 전열관의 제조장치.

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